§2.3 简谐运动的回复力和能量-2021-2022学年高中物理同步备课精选课件（人教版2019选择性必修第一册）

2.3 简谐运动的回复力和能量 第二章 机械振动 我们学过哪些运动及其受力如何？ 复习回顾 运动 受力特点 力大小变化情况 与速度的方向关系 匀速直线运动 匀变速直线运动 匀变速曲线运动 匀速圆周运动 …… …… …… F合与v在一条直线上 F合与v方向有一夹角 F合与v方向始终垂直 1、在平衡位置最大的有： 为零的有： V X F a 2、在弹簧的最大的伸长量或最大的压缩量： 最大的物理量有： 为零的物理量有： X F a V 3、 从A到 O是:加速度不断减小 , 速度增大过程。（O到A´呢） 下列物理量 速度V 加速度a 回复力F 位移X 思考1:弹簧振子为什么会做往复运动? 答:1.存在力; 惯性. 思考2:这个力有什么特点? 答:2.总是指向平衡位置. 物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？ O A B C D O A B C D O A B C D O A B C D O A B C D O A B C D O A B C D O B C D A x x x x x x F F F F F F 总是指向平衡位置 1.定义:振动物体受到的总是指向平衡位置的力. 一、简谐运动的回复力 回复力是按力的作用效果命名的. 2.来源: ①回复力可以是弹力,也可以是其它力(包括摩擦力); ②可以是某一个力，或几个力的合力,或者某个力的分力. 3.公式: “-” 表示回复力方向始终与位移方向相反. (胡克定律) k ----弹簧的劲度系数(常量) x ----振子离开平衡位置的位移,简称位移, 方向总是背离平衡位置. (1)大小: 一、简谐运动的回复力 (2)方向: 总是指向平衡位置. 如果质点所受的回复力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置 (即与位移方向相反),质点的运动就是简谐运动.即回复力满足F= -kx 的运动就是简谐运动. 注意： 对一般的简谐运动,由于回复力不一定是弹簧的弹力,所以k不一定是劲度系数而是回复力与位移的比例系数. 一、简谐运动的回复力 4.简谐运动的动力学特点 5.简谐运动的运动学特点 一、简谐运动的回复力 6.简谐运动中x F a v的变化规律 B B→O O C C O O O→B 位移x 大小               方向               回复力F 大小               方向               加速度a 大小               方向               速度v 大小               方向               O→C 最大 向右 向左 向右 最大 向左 最大 向右 0 减小 增大 减小 向左 减小 减小 增大 向右 向右 向右 0 0 0 最大 向右 增大 增大 向左 向右 增大 向左 减小 向右 最大 向右 最大 向左 最大 向左 0 减小 向右 减小 减小 向左 向左 增大 向左 0 0 0 最大 向左 增大 增大 向右 向左 振 物理量 变 化 规 律 子 位 置 简谐运动中振子的受力及运动情况分析 (1)当物体从最大位移处向平衡位置运动时，由于v与a的方向一致，物体做加速度越来越小的加速运动。 (2)当物体从平衡位置向最大位移处运动时，由于v与a的方向相反，物体做加速度越来越大的减速运动。 简谐运动的加速度大小和方向都随时间做周期性的变化，所以:简谐运动是变加速运动. A A →O O B B O O O→A 动能 势能 总能 O→B 振 物理量 变 化 规 律 子 位 置 思考：在简谐运动过程中，振子能量变化情况如何? 二.简谐运动的能量 A A →O O B B O O O→A 动能 0 增大 最大 减小 0 增大 最大 减小 势能 最大 减小 0 增大 最大 减小 0 增大 总能 不变 O→B 振 物理量 变 化 规 律 子 位 置 思考：在简谐运动过程中，振子0能量变化情况如何？ 1、总机械能=任意位置的动能+势能 =平衡位置的动能 =振幅位置的势能； 2、振动系统的能量与振动的振幅和劲度系数有关。